Ультразвуковой контроль качества сварных соединений относится к категории неразрушающих методов обследования. Его применяют на стадии сдачи и в процессе эксплуатации объекта. УЗК позволяет точно определить дефекты внутри сварочного шва: размеры, на каком расстоянии от поверхности располагаются. Скрытые внутри шва изъяны несут угрозу целостности сварочного соединения и металлоконструкции в целом.
Сущность ультразвукового контроля
Ультразвук – это волны, которые движутся в одном направлении с одинаковой скоростью и амплитудой, если внутри материала нет дефектов, и он однороден. Если навстречу волнам попадаются среды, отличающиеся по плотности от исследуемого материала, то они изменяют направление и скорость движения.
Это основа принципа работы дефектоскопов, которыми проводят ультразвуковой контроль. Прибор испускает ультразвуковые волны, которые попадают в металл сварочного шва. При встрече с пустотами: раковины, трещины и прочее, волна попадает в воздушное пространство. Снижается ее скорость и изменяется направление движения за счет отражения волны от стенки пустоты.
Дефектоскоп улавливает и анализирует отраженную волну, выдавая на мониторе схемы. По ним оператор классифицирует дефект, определяет место их расположения и размеры.
1. Расстояние до дефекта в сварочном шве определяется временем прохождения ультразвука через металл.
2. Размер изъяна определяется амплитудой отражения.
Типы ультразвуковой дефектоскопии
Сегодня для проведения ультразвукового контроля сварочных швов используют пять типов дефектоскопии.
1. Эхо-импульсный. Это классическая технология ультразвукового обследования, в которой используется один дефектоскоп. Прибор устанавливают в точку контроля, производится излучение ультразвука. Если волна не вернулась обратно к прибору – сварочное соединение проведено качественно.
2. Теневой. Применяются два дефектоскопа, которые устанавливаются с противоположных сторон исследуемого сварного соединения. Один излучает волны, другой принимает. Если характеристики излучения не изменились при приемке сигнала – шов проварен правильно без дефектов.
3. Эхо-зеркальный. Используются два прибора для дефектоскопии: один излучает ультразвук, другой на противоположной стороне шва отражает его. Первый принимает отраженную волну. Если характеристики отражения не изменились, сварной шов сделан качественно. Технологию применяют для определения вертикальных дефектов.
4. Зеркально-теневой. Устанавливают две дефектоскопа – только с одной стороны сварочного соединения. Один излучает ультразвук под углом к исследуемой поверхности, второй принимает сигнал, отраженный от противоположной плоскости шва. Изменения характеристик сигнала – наличие дефектов.
5. Дельта-метод. Это подвид зеркальной технологии ультразвукового контроля. Используется редко за счет сложности расшифровки полученных данных. Принцип работы заключается в установке излучателя и приемника ультразвука на одной плоскости исследуемой конструкции. Первый отправляет волны под углом. Второй принимает несколько отраженные трансформированные сигналы.
Порядок проведения УЗК
УЗК проводится в соответствии с регламентом, заложенным в ГОСТе Р 55724-2013. Процесс делится на две части.
1. Подготовка. Исследуемая поверхность не должна иметь вмятин, выступов. Ее очищают от загрязнений, ржавчины, окалины и краски. Сварочный шов делится на участки и маркируется, чтобы точно определить месторасположение дефекта относительно длины шовного соединения.
2. Настройка дефектоскопа. Если толщина исследуемого сварочного шва не превышает 2 мм, применяются стандартные настройки. Если более, используют настройки АРД-диаграмм.
3. Проведение контроля согласно схемам, технике и правилам выбранной технологии. Важно – скорость перемещения дефектоскопа при ручном движении – не более 150 мм/с.
Преимущества и недостатки ультразвукового контроля
Главное преимущество ультразвукового контроля сварных швов – возможность проводить исследования, не останавливая технологический процесс производства. Другие плюсы:
· компактное оборудование, которое легко переносится и устанавливается на месте обследования;
· высокая производительность технологии;
· высокоточные данные полученных результатов;
· ноль вреда здоровью человека в сравнении с рентгеновскими технологиями контроля;
· возможность изучения сварных соединений толщиной до 800 мм и обнаружение мелких дефектов;
· испытуемые материалы, конструкции, изделия не подвергаются разрушению;
· возможность организовать автоматизацию;
· с помощью УЗК исследуют не только металлы.
Недостатки связаны с качеством полученных результатов. Снижение зависит от двух факторов:
· невысокого качества используемые в обследовании дефектоскопы;
· низкая квалификация оператора.
Дополнение к минусам – невозможность провести контроль металлов с крупнозернистой структурой. И получение некачественных результатов при обследовании изделий сложной конфигурации.
Области использования УЗК
Список объектов, где проводится УЗК, широк:
· трубопроводы разного назначения: материалопроводы, нефте-, газо- и водопровод, системы центрального отопления;
· в строительстве при сооружении металлоконструкций;
· резервуары, емкости и котлы, особенно работающих под давлением;
· в производстве речного и морского транспорта;
· подъемные механизмы.
Заключение
Ультразвуковой контроль сварных соединений стал незаменимым инструментом в промышленной области, когда ставится задача безопасной и надежной работы оборудования, трубопроводов и металлоконструкций. УЗК позволяет выявить даже самые мельчайшие дефекты в сварочных швах, которые с годами могут перерасти в серьезную проблему. Правильно проведенный контроль, грамотно расшифрованные показатели предупредят о возможной опасности, которую можно избежать, вовремя приняв необходимые меры.